3.4.4. Расчет теплового импульса тока к.З.
При протекании тока к.з. температура проводника повышается. Длительность к.з. обычно мала, поэтому тепло, выделяющееся в проводнике, не успевает передаться в окружающую среду и практически целиком идет на нагрев проводника. Длительность к.з. определяется временем его отключения tоткл.
Поскольку ток к.з. значительно превышает ток рабочего режима, нагрев проводника может достигать опасных значений, приводя к плавлению или обугливанию изоляции, к деформации и плавлению токоведущих частей.
Критерием термической стойкости проводника является допустимая температура его нагрева токами к.з. Поэтому проводник или аппарат следует считать термически стойким, если его температура в процессе к.з. не превышает допустимых величин.
Дополнительный нагрев проводника при к.з. определяется количеством тепла выделяемого при к.з.. Это количество тепла пропорционально импульсу квадратичного тока.
Определение импульса квадратичного тока к.з. Вк для оценки термической стойкости производится приближенным способом из-за сложной зависимости тока к.з. от времени. При этом полный импульс квадратичного тока к.з. разбивается на две составляющие с учетом структуры полного тока к.з.
(3.38)
здесь Bк п и Bк а – тепловые импульсы квадратичного тока к.з. соответственно от периодической и апериодической составляющих.
Импульс квадратичного тока к.з. определяется по-разному в зависимости от местонахождения точки к.з. Можно выделить три характерных случая:
- удаленное к.з.;
- к.з. вблизи генераторов или синхронных компенсаторов;
- к.з. вблизи группы мощных электродвигателей.
Для первого случая периодическая составляющая тока к.з. является незатухающей во времени, то есть
(3.39)
Изменение апериодической составляющей тока к.з.
(3.40)
Если
,
импульс
квадратичного тока можно определить
как
(3.41)
Полный импульс квадратичного тока к.з. равен
(3.42)
Данный способ рекомендуется при вычислении импульса квадратичного тока к.з. в цепях понизительных подстанций, в цепях высшего напряжения электростанций, в цепях генераторного напряжения электростанций, если место к.з. находится за реактором.
Наиболее сложным является случай определения импульса квадратичного тока при к.з. вблизи генераторов или синхронных компенсаторов, а также в цепях генераторного напряжения электростанций типа ТЭЦ. Решение производится различно в зависимости от мощности генераторов и их типа.
При к.з. вблизи группы электродвигателей, например в системе собственных нужд ТЭС, необходимо учитывать их влияние на импульс квадратичного тока к.з..
В ПУЭ и руководящих указаниях оговорен ряд случаев, когда допустимо не проверять проводники и аппараты на термическую стойкость при к.з.. Это касается проводов воздушных линий при отсутствии на них быстродействующего АПВ, аппаратов и проводников защищенных плавкими предохранителями, проводников цепей трансформаторов напряжения и некоторых других случаев [1, 6, 10].
Пример 3.4. По данным примера 3.3 определить расчетные значения импульсов квадратичного тока к.з. генератора G2.
Решение. Импульс квадратичного тока к.з. для оценки термической стойкости оборудования и токоведущих частей в цепи генератора G2 определяется следующим образом.
Из примера 3.3 известно значение начальное значение периодической составляющей тока к.з. от генератора G2
Время
отключения к.з.
(генератор
100 – 200 МВт). Постоянная времени по
приложению 3
Тогда импульс квадратичного тока к.з. со стороны генератора G2 будет следующим
